[发明专利]一种低轨卫星移动通信系统中的终端定位方法及装置

说明书

本发明公开了一种低轨卫星移动通信系统中的终端定位方法及装置，该方法包括：地面终端对卫星发送的下行同步信号和下行广播信道分别进行定时同步检测和广播信道检测，获取各个时刻的同步峰值信噪比和相邻时刻的伪距差，以及各个时刻卫星的坐标，利用数据聚类方法对测量结果进行分类，剔除非视距数据后利用一阶泰勒展开迭代方法计算出地面终端坐标。本发明利用单颗低轨卫星下行同步检测和无监督学习方法对地面终端进行定位，实现了卫星移动通信与卫星定位的结合，使得地面终端位置信息获取不再依赖于其它卫星导航系统，并且避免了额外的测距资源开销。同时，剔除非视距测量数据可以有效降低误差影响，提高终端定位精度，具有较高的实用价值。

技术领域

本发明涉及一种低轨卫星移动通信系统中的终端定位的方法及装置，属于卫星移动通信和卫星导航定位技术领域。

背景技术

卫星移动通信系统具有组网灵活、覆盖面积广以及不受自然灾害影响等特点，近年来得到不断发展，卫星与地面移动通信系统相互融合，共同构成全球无缝覆盖的天地一体化通信网络，满足用户无处不在的多种业务需求，是未来通信发展的重要方向。此外，在3GPP组织的5G标准中，明确定义了包括卫星在内的面向非地面网络(Non-terrestrialNetwork，NTN)的部署场景。卫星移动通信系统通常使用地理位置信息来简化系统的接入和传输过程，传统的地理位置信息获取方法是利用现有的全球导航卫星系统(GlobalNavigation Satellite System，GNSS)，一旦GNSS系统失效，卫星移动通信系统也将无法正常工作。此外，由于地面终端附近散射体遮挡物引起的非视距(Nonline-of-Sight，NLOS)信号会给测量数据带来较大的误差，尤其在低轨(Low Earth Orbit，LEO)卫星移动通信系统中，卫星仰角会不断发生变化，测距误差将达到几十甚至几百米，从而引起定位精度的恶化。针对这些问题，本发明提出一种低轨卫星移动通信系统中利用下行同步检测和无监督学习的终端定位方法，实现卫星移动通信与卫星定位的结合，避免对GNSS的依赖，可以有效保障系统的稳定可靠工作。同时，剔除NLOS测量数据可以有效降低误差影响，提高终端定位精度，在实际低轨卫星移动通信系统中具有较高的实用价值。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足，本发明目的在于提出一种低轨卫星移动通信系统中的终端定位方法及装置，不依赖于其他卫星导航系统，将卫星移动通信与卫星定位相结合，利用低轨卫星移动通信系统中周期性传输的下行同步信号和下行广播信道，采用多次测量的方法实现对地面终端的定位。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种低轨卫星移动通信系统中的终端定位方法，该方法包括如下步骤：

(1)地面终端对卫星发送的下行同步信号和下行广播信道分别进行定时同步检测和广播信道检测；

(2)地面终端根据定时同步检测结果得到各个时刻的同步峰值信噪比，和相邻时刻伪距差，并根据下行广播信道检测结果得到各个时刻的卫星坐标；

(3)将峰值信噪比和伪距差组成特征向量，利用无监督学习中的数据聚类方法对测量结果进行分类；

(4)剔除非视距测量数据后，利用视距测量数据重新计算相邻时刻的伪距差；

(5)根据多个视距测量数据，联立伪距差方程，迭代计算地面终端的位置坐标。

优选的，所述方法利用单颗低轨卫星周期性地传输下行同步信号和下行广播信道，下行广播信道中包括下行波束中心点坐标，以及卫星坐标或卫星轨道参数信息。

优选的，所述地面终端以固定时间间隔进行多次下行同步检测和下行广播信道检测，包含视距以及非视距环境下的测量结果。